CN109020118B - 高含砂高粘含油污泥预处理方法及预处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高含砂高粘含油污泥预处理方法及一种采用该方法的高含砂高粘含油污泥处理系统。所述方法对污泥进行多级撕扯筛选，各级撕扯筛选均通过高温高压蒸汽的喷射或冲击，实现污泥破碎和分散，筛分出大块固体物，并采用转鼓除砂流化装置对多级撕扯筛选后的污泥进行泥砂分离和进一步流态化，形成流化污泥。所述系统包括多级撕扯筛选装置和转鼓除砂流化装置，所述多级撕扯筛选装置的出泥接入所述转鼓除砂流化装置，所述多级撕扯筛选装置内设有上下分布的多级振动筛以及位于各振动筛上方的喷汽装置，所述转鼓除砂流化装置的进料区转鼓分离机。本发明适于对高含砂高粘含油污泥进行预处理，使其适应于后续常规离心机脱水设备的处理要求。

Description

高含砂高粘含油污泥预处理方法及预处理系统

技术领域

本发明涉及一种高含砂高粘含油污泥预处理方法及一种采用该方法的高含砂高粘含油污泥处理系统，主要用于油田高含砂高粘含油污泥及其他类似污泥的预处理。

背景技术

随着国家能源战略的发展需要，各大油田为了保证原油产量，一方面是逐渐开始动用低渗透甚至是特低渗透油层的可采储量，一方面是针对已开发多年的老油区，通过注入聚合物、聚表剂及三元驱油剂等化学驱方式,实施三次采油以达到提高采收率、保证原油产量的目的，这部分油田在开发和生产过程中产生的含油污泥一般具有含砂量高、粘度高的特点，尤其是化学驱产生的含油污泥，出现了变粘、结块、不易分散等现象。针对这部分污泥，目前油田已建含油污泥处理站呈现出了极大的不适应性：一是离心机等脱水设备不是被高粘污泥堵滞而无法运行，就是出现由于高含砂致离心机磨损严重故障率升高而被迫停产检修等情形；二是由于这部分污泥的高粘特性，要维持污泥站连续运行，只能降负荷运行，致使污泥站不能实现原设计能力处理，每年就会剩余大量的待处理污泥没有出路。

经对已建含油污泥处理站调研分析，究其上述现象主要原因是已建含油污泥处理站中所采用的预处理方法及设备不能实现这种高含砂、高粘污泥的有效处理：一是不能在物料进离心机前，将粘滞结块污泥充分的破碎分散，实现疏散的流态化污泥；二是不能在物料进离心机前，尽可能地将物料中的砂脱除，因为离心机脱水设备对物料中的含砂量特别敏感。因此，急需要开发出一种适用于这种污泥的预处理技术，使其经过预处理后，适应于后续离心机脱水设备的处理要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高含砂高粘含油污泥预处理方法及一种采用和实施该方法的高含砂高粘含油污泥处理系统，以便对高含砂高粘含油污泥进行预处理，使其适应于后续常规离心机脱水设备的处理要求。

本发明的技术方案是：一种高含砂高粘含油污泥预处理方法，其对污泥进行多级撕扯筛选，各级撕扯筛选均通过高温高压蒸汽的喷射或冲击，对所处理的污泥进行加热和撕扯，实现污泥破碎和分散，筛分出大块固体物，前级撕扯筛选后的污泥（筛下物）作为后级撕扯筛选所处理的污泥，采用转鼓除砂流化装置对多级撕扯筛选后的污泥进行泥砂分离和进一步流态化，形成流化污泥。

优选地，各级撕扯筛选均采用振动筛进行筛选，将所处理的污泥置于相应振动筛上，通过若干喷嘴向置于相应振动筛上的污泥进行高温高压蒸汽的多角度喷射。

可以在喷射过程中和/或喷射后启动振动筛进行筛分。

后级筛孔优选小于前级筛孔。

优选前级振动筛位于后级的上方，筛分出的筛下物直接落在后级振动筛上。

所述多级撕扯筛选的级数优选为三级，包括依次进行的一级撕扯筛选、二级撕扯筛选和三级撕扯筛选。

所述一级撕扯筛选的振动筛优选采用Φ100mm的振动格栅，所述二级撕扯筛选的振动筛优选采用Φ80mm的振动格栅，所述三级撕扯筛选的振动筛优选采用Φ50mm的振动格栅。

各级撕扯筛选的污泥停留时间优选为：一级20-30min，二级15-20min，三级10-15min，各级撕扯筛选的蒸汽输入压力和温度分别为0.4-0.6MPa；输送蒸汽温度85-95℃。

在采用转鼓除砂流化装置对多级撕扯筛选后的污泥进行泥砂分离的步骤中，可以加入高温水以及适于脱除污泥中所含油的清洗剂。

所述高温水和清洗剂在污泥进入转鼓分离机之前加入并与污泥混合和/或将高温水和清洗剂通入转鼓分离机以便于污泥混合。

优选将高温蒸汽通入转鼓分离机，使高温蒸汽在转鼓分离机内与所处理的污泥接触和混合，所述转鼓分离机内的污泥温度为75-80℃。

一种高含砂高粘含油污泥预处理系统，包括多级撕扯筛选装置和转鼓除砂流化装置，所述多级撕扯筛选装置的出泥接入所述转鼓除砂流化装置，所述多级撕扯筛选装置设有立式壳体，可以通过管道或其他适应于这种污泥的传送设备（例如，凹槽式输送带机构、输送用的绞龙）实现这种接入或连接，可以在管道上串接绞龙以获得相应的动力。

所述立式壳体内设有多级振动筛，所述多级振动筛优选上下分布，各级所述振动筛的筛分用格栅的上方均设有本级的喷汽管，所述喷汽管上设有以多个不同角度朝向格栅上污泥空间（工作时污泥所在的空间）的蒸汽喷嘴。

所述多级撕扯筛选装置的污泥进口设置在其立式壳体的顶部，污泥出口设置在其立式壳体的底部，筛上大块物料出口设置在其立式壳体的侧面。

所述转鼓除砂流化装置设有水槽状的槽体，所述槽体内的空间自污泥进口侧至污泥出口侧依次分为进料区、积砂区和沉砂区，所述进料区设有转鼓分离机，所述转鼓分离机采用转鼓螺旋式结构，设有圆形的筛筒以及用于驱动所述筛筒的筛筒电机，所述转鼓分离机的污泥进口位于其下端，连接或构成所述槽体的污泥进口，所述积砂区内设有提砂机，所述提砂机的进口位于所述积砂区底部的砂沉积区域（积砂区的平面底部或底部的下凹区域）内，所述沉砂区设有用于将沉砂推向所述积砂区的推砂器。

所述进料区物料停留时间≥15min，所述沉沙区物料停留时间≥30min。

所述转鼓分离机优选所述转鼓分离机设有用于接入蒸汽的蒸汽喷入口、用于接入高温水的回掺水口和用于投加清洗剂的清洗剂投加口，以便通入蒸汽、高温水和清洗剂，这些进口的设置可以根据实际需要，可以分别设置，也可以多个共用同一个进口。

所述沉砂区内优选设有位于其中部和/或上部的搅拌器，以更好地实现砂与污泥的分离，并避免将底部沉砂搅起。

所述喷汽管优选采用围绕相应格栅上污泥空间的盘管结构，并设有用于连接蒸汽管道的输汽管，所述输汽管上设有喷汽控制阀。

优选地，所述多级撕扯筛选装置为三级，其立式壳体内的空间由上至下依次包括一级污泥撕扯筛选区、二级污泥撕扯筛选区和三级污泥撕扯筛选区，所述一级污泥撕扯筛选区的底部设有Φ100mm的振动格栅，所述二级污泥撕扯筛选区的底部设有Φ80mm的振动格栅，所述三级污泥撕扯筛选区的底部设有Φ50mm的振动格栅，这些振动格栅分别构成相应各级的振动筛。

本发明的有益效果是：可实现高含砂、高粘污泥破碎、分散、筛分以及污泥成分的充分流化，大大降低了后续处理单元的处理负荷，适应于常规污泥脱水设备的要求，保证了后续离心脱水设备的连续稳定运行，进而确保了高含砂、高粘污泥的稳定达标处理。

附图说明

图1是本发明涉及的三级撕扯筛选装置的俯视示意图；

图2是本发明涉及的三级撕扯筛选装置的立面示意图；

图3是本发明涉及的转鼓除砂流化装置的俯视示意图；

图4是本发明涉及的转鼓除砂流化装置的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-4所示，本发明对高含砂高粘含油污泥的预处理主要包括两方面：

（1）将高含砂、高粘污泥经抓斗送至三级撕扯筛选装置，依次经一至三级高压高温蒸汽的冲击、加热、分散、撕扯，最终实现高粘污泥的充分破碎；

（2）、破碎后的含砂污泥经螺旋输送机送至转鼓除砂流化装置，在回掺高温热水及清洗剂的作用下，实现污泥的充分疏散、流态化及泥砂的初步分离；再经搅拌的作用，实现污泥的进一步流化和砂、泥的分离，最终沉积下来的砂经提砂机提至装置外，充分流态化的含水泥经装置出口由泵输送至下一处理单元。

在三级撕扯筛选装置中，利用布置在三级格栅上相互交错的高压高温蒸汽喷嘴对污泥进行全方位的加热、分散、撕扯、破碎。

在转鼓除砂流化装置中，利用集进料区、积砂区、沉砂区等功能区和转鼓螺旋分离机、提砂机以及底部推砂器等设备于一体化设计，实现了除砂及污泥的充分流态化。

所述三级撕扯筛选装置从上至下由一至三级污泥撕扯筛选区组成。每级撕扯筛选区底部均装有一定尺寸的振动格栅，格栅上布置高压高温蒸汽盘管，盘管上每隔一定间距交错安装蒸汽喷嘴，从不同方向对格栅上的高粘污泥进行加热分散、撕扯、破碎，破碎后小于格栅尺寸的污泥落到下一级撕扯筛选区，而被格栅截留下的大块物料经振动由装置的侧面出口排出。污泥经三级高压高温蒸汽的加热、分散、撕扯、破碎后，经螺旋输送机送至转鼓除砂流化装置。

转鼓除砂流化装置由进料区、积砂区、沉砂区、转鼓螺旋分离机、提砂机以及底部推砂器等组成，混有砂的污泥首先被送至进料区中的转鼓螺旋分离机，在回掺水、高温蒸汽及清洗剂的作用下，含砂污泥被流化，大块物料经转鼓螺旋分离机上部排出，下部筛出的泥、砂在水流的推动下依次经历积砂区和沉砂区，从泥中分离出的部分砂在重力的作用下沉积到积砂区，经提砂机提至装置外；在沉砂区含砂污泥在搅拌的作用下，实现进一步的流化和砂、泥的分离，沉积到底部的砂经底部推砂器推送至积砂区，最终排出装置外，充分流态化的含水泥经装置出口由泵输送至下一处理单元。

所述三级撕扯筛选装置中的高压高温蒸汽盘管，输送蒸汽压力在0.4-0.6Mpa；输送蒸汽温度85-95℃；输送蒸汽量由管线上进口阀门（手自动铸铁闸阀/380v，p=1.0 MPa）可调。

所述三级撕扯筛选装置中的一级污泥撕扯筛选区，底部装有Φ100mm的振动格栅；二级污泥撕扯筛选区，底部装有Φ80mm的振动格栅；三级污泥撕扯筛选区，底部装有Φ50mm的振动格栅。

所述三级撕扯筛选装置中的污泥停留时间，即在每一级进行蒸汽加热、撕扯的时间分别是：一级20-30min，二级15-20min，三级10-15min。

所述三级撕扯筛选装置经第三级撕扯筛选区Φ50mm的振动格栅筛分，小于Φ50mm的小颗粒，由定量给料机定时定量地进入螺旋输送机。

所述转鼓除砂流化装置的槽体为长方形槽式结构，从左（假设左侧进料）至右依次分为进料区、积砂区、沉砂区。所述进料区物料停留时间≥15min，所述沉沙区物料停留时间≥30min。进料区内与水平面成35°安装转鼓螺旋分离机，设置清洗剂投加口、回掺水口以及高温高压蒸汽喷入口；积砂区与水平面成35°安装提砂机；沉砂区内上部安装搅拌器，底部安装推砂器。

所述转鼓除砂流化装置的进料区在左侧，出料口在右侧，经撕扯筛选后含砂污泥由左侧进料口（污泥进口）进入，经充分的流化、泥砂分离后，由右侧出料口（污泥出口）进入后续的处理单元，分离出的沉积在底部的砂经推砂器推至积砂区，最终由提砂器提至装置外；在高温热水、清洗剂以及搅拌等作用下，分离出砂的含油量能够达到2%以下，可用于垫路及铺垫井场等。

所述转鼓除砂流化装置由进料至出料，物料停留时间为45-60min；清洗剂投加量50-100ppm；回掺水量与进料的体积比≤3:1；回掺水经高温高压蒸汽加热最终升温至75-80℃；所述高温高压蒸汽喷口喷入的蒸汽对物料和回掺水进行加热撕喷均化升温。

所述-转鼓螺旋分离机-采用转鼓螺旋式，由圆形筛筒作为格栅面，整个筛筒由电机驱动旋转。污泥从格栅端头流入筛筒内，大于格栅隙的滤渣被拦截，沉积在筛筒内表面，经刮渣和冲水机构收集后最终经输送螺杆提升至装置外；小于格栅隙的物料在水流的推动下向沉砂区运行。

下面是本发明的一个工程实例：

某油田建设了1座24m³/d含油污泥处理站，用来处理低渗透区块以及化学驱地面处理系统产生的含油污泥，采用的处理工艺为“筛选流化预处理→化学调质→离心脱水”。由于待处理的污泥是来自低渗透区块及化学驱地面系统的混合污泥，具有含砂量高（质量比15%-35%）、污泥粘度高（2mPa.s-5mPa.s）等特点，原设计中选用的常规预处理方法及装置无法满足达标处理的要求，据此在后来的改造设计中选用了本专利提出的方法及装置。

待处理物料经抓斗首先被送至三级撕扯筛选装置中的一级撕扯筛选区Φ100mm的振动格栅上，经安装在格栅上方交错布置的蒸汽喷嘴喷出温度为95℃、压力为0.6Mpa的高温、高压蒸汽的冲击、加热、分散、撕扯，破碎后小于Φ100mm的污泥落到二级撕扯筛选区，大于Φ100mm的大块物料从装置侧面排出；过程持续30min后，格栅上已无物料，此时抓斗继续上料。落入二级撕扯筛选区Φ80mm振动格栅上的物料，经安装在格栅上交错布置的蒸汽喷嘴喷出温度为90℃、压力为0.5Mpa的高温、高压蒸汽的冲击、加热、分散、撕扯，破碎后小于Φ80mm的污泥落到三级撕扯筛选区，大于Φ80mm的物料从装置侧面排出，过程持续20min。落入三级撕扯筛选区Φ50mm振动格栅上的物料，经安装在格栅上交错布置的蒸汽喷嘴喷出温度为85℃、压力为0.5Mpa的高温、高压蒸汽的冲击、加热、分散、撕扯，破碎后小于Φ50mm的污泥落到定量给料机内，定时定量地经螺旋输送机送入“转鼓除砂流化装置”的进料口，大于Φ50mm的物料从装置侧面排出，过程持续15min。

经螺旋输送机送入转鼓除砂流化装置进料口的物料落入进料区，同时投加清洗剂100ppm，按照3:1（水量:物料的体积比）回掺温度为80℃的水量；在回掺水及清洗剂的作用下，含砂污泥被流化，大块物料经转鼓螺旋分离机上部排出，下部筛出的泥、砂在水流的推动下依次经历积砂区和沉砂区，从泥中分离出的部分砂在重力的作用下沉积到积砂区，经提砂机提至装置外；在沉砂区含砂污泥在搅拌的作用下，实现进一步的流化和砂、泥的分离，沉积到底部的砂经底部推砂器推送至积砂区，最终排出装置外，充分流态化的含水泥经装置出口由泵输送至下一处理单元；整个过程历时45min。

该含油污泥处理站经采用本发明技术改造后，满负荷运行半年多，没有出现离心机被高粘污泥堵滞而无法运行以及因磨损而故障停产检修现象的发生。而且在长期的稳定运行期间，日常检测离心脱水后的含油污泥含油量在0.9%-1.8%之间，含水率在28%-38%；经转鼓除砂流化装置分离出的发部分砂含油量均在1%以下，均达到了处理及环保指标的要求。

本发明的预处理方法可以采用本发明的任一预处理系统实施，本发明的预处理系统可以采用本发明的任一预处理方法。

本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (8)

1.一种高含砂高粘含油污泥预处理方法，其对污泥进行多级撕扯筛选，各级撕扯筛选均通过高温高压蒸汽的喷射或冲击，对所处理的污泥进行加热和撕扯，实现污泥破碎和分散，筛分出大块固体物，前级撕扯筛选后的污泥作为后级撕扯筛选所处理的污泥，各级撕扯筛选均采用振动筛进行筛选，将所处理的污泥置于相应振动筛上，通过若干喷嘴向置于相应振动筛上的污泥进行高温高压蒸汽的多角度喷射，在喷射过程中和/或喷射后启动振动筛进行筛分，采用转鼓除砂流化装置对多级撕扯筛选后的污泥进行泥砂分离和进一步流态化，形成流化污泥，在采用转鼓除砂流化装置对多级撕扯筛选后的污泥进行泥砂分离的步骤中，加入高温水以及适于脱除污泥中所含油的清洗剂，高温水和清洗剂在污泥进入转鼓分离机之前加入并与污泥混合和/或将高温水和清洗剂通入转鼓分离机，将高温蒸汽通入转鼓分离机，使高温蒸汽在转鼓分离机内与所处理的污泥接触和混合，所述转鼓除砂流化装置设有水槽状的槽体，所述槽体内的空间自污泥进口侧至污泥出口侧依次分为进料区、积砂区和沉砂区，所述进料区设有转鼓分离机，所述转鼓分离机采用转鼓螺旋式结构，设有圆形的筛筒以及用于驱动所述筛筒的筛筒电机，所述转鼓分离机的污泥进口位于其下端，连接或构成所述槽体的污泥进口，所述积砂区内设有提砂机，所述提砂机的进口位于所述积砂区底部的砂沉积区域内，所述沉砂区设有用于将沉砂推向所述积砂区的推砂器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于前级振动筛位于后级的上方，筛分出的筛下物直接落在后级振动筛上，后级筛孔小于前级筛孔。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述多级撕扯筛选的级数为三级，包括依次进行的一级撕扯筛选、二级撕扯筛选和三级撕扯筛选，所述一级撕扯筛选的振动筛采用Φ100mm的振动格栅，所述二级撕扯筛选的振动筛采用Φ80mm的振动格栅，所述三级撕扯筛选的振动筛采用Φ50mm的振动格栅，各级撕扯筛选的污泥停留时间为：一级20-30min，二级15-20min，三级10-15min，各级撕扯筛选的蒸汽输入压力和温度均为0.4-0.6MPa和85-95℃。

4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于所述转鼓分离机内的污泥温度为75-80℃。

5.一种高含砂高粘含油污泥预处理系统，其特征在于包括多级撕扯筛选装置和转鼓除砂流化装置，所述多级撕扯筛选装置的出泥接入所述转鼓除砂流化装置，所述多级撕扯筛选装置设有立式壳体，所述立式壳体内设有上下分布的多级振动筛，各级所述振动筛的筛分用格栅的上方均设有本级的喷汽管，所述喷汽管上设有以多个不同角度朝向格栅上污泥空间的蒸汽喷嘴，所述多级撕扯筛选装置的污泥进口设置在其立式壳体的顶部，污泥出口设置在其立式壳体的底部，筛上大块物料出口设置在其立式壳体的侧面，所述转鼓除砂流化装置设有水槽状的槽体，所述槽体内的空间自污泥进口侧至污泥出口侧依次分为进料区、积砂区和沉砂区，所述进料区设有转鼓分离机，所述转鼓分离机采用转鼓螺旋式结构，设有圆形的筛筒以及用于驱动所述筛筒的筛筒电机，还设有用于接入蒸汽的蒸汽喷入口、用于接入高温水的回掺水口和用于投加清洗剂的清洗剂投加口，所述转鼓分离机的污泥进口位于其下端，连接或构成所述槽体的污泥进口，所述积砂区内设有提砂机，所述提砂机的进口位于所述积砂区底部的砂沉积区域内，所述沉砂区设有用于将沉砂推向所述积砂区的推砂器，各级撕扯筛选均通过高温高压蒸汽的喷射或冲击，对所处理的污泥进行加热和撕扯，实现污泥破碎和分散。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于所述沉砂区内设有位于其中部和/或上部的搅拌器。

7.如权利要求5-6任一所述的系统，其特征在于所述喷汽管采用围绕相应格栅上污泥空间的盘管结构，并设有用于连接蒸汽管道的输汽管，所述输汽管上设有喷汽控制阀。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于所述多级撕扯筛选装置为三级，其立式壳体内的空间由上至下依次包括一级污泥撕扯筛选区、二级污泥撕扯筛选区和三级污泥撕扯筛选区，所述一级污泥撕扯筛选区的底部设有Φ100mm的振动格栅，所述二级污泥撕扯筛选区的底部设有Φ80mm的振动格栅，所述三级污泥撕扯筛选区的底部设有Φ50mm的振动格栅。

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